Устройство и принцип работы кондиционеров

5.2.1. Кондиционеры компрессионного типа

Кондиционеры компрессионного типа (рис. 10.56-10.57) являются в настоящее время самыми распространенными.

Рис. 10.56. Принципиальная схема компрессионного кондиционера:
1 - конденсатор; 2 - терморегулирующий вентиль; 3 - испаритель; 4 - компрессор.

Основными узлами любого местного автономного кондиционера компрессионного типа (как и любой холодильной установки) являются следующие:

- компрессор - сжимает рабочую среду - хладагент (как правило, фреон) и поддерживает его движение по холодильному контуру;

- конденсатор - радиатор, расположенный во внешнем блоке. Название отражает процесс, происходящий при работе кондиционера - переход газа из газообразной фазы в жидкую (конденсация). Для высокой эффективности и длительной эксплуатации преимущественно изготавливается из меди и алюминия;

- испаритель - радиатор, расположенный во внутреннем блоке (в испарителе при резком снижении давления фреон переходит из жидкой фазы в газообразную;

- терморегулирующий вентиль - трубопроводный дроссель, который понижает давление фреона перед испарителем;

- вентиляторы - создают поток воздуха, обдувающего испаритель и конденсатор для обеспечения более интенсивного теплообмена с окружающим воздухом.

Компрессор, конденсатор, дроссель (капиллярная трубка, терморегулирующий аппарат) и испаритель соединены тонкостенными медными (в последнее время иногда и алюминиевыми) трубками и образуют холодильный контур, внутри которого циркулирует хладагент.

Рис. 10.57. Принципиальная схема работы кондиционера.

Рис. 10.58. Принципиальные схемы работы кондиционеров.

Традиционно в кондиционерах используют смесь фреона с небольшим количеством компрессорного масла, но в соответствии с международными соглашениями производство и применение старых сортов, разрушающих озоновый слой, постепенно прекращается, в современных кондиционерах наиболее часто используются фреоны R-22 и R-410A.

В процессе работы кондиционера происходит следующее (рассмотрим на примере фреона R22). На вход компрессора из испарителя поступает газообразный хладагент под низким давлением в 0,3-0,5 МПа и температурой от +10 до +20 °C.

Компрессор кондиционера сжимает хладагент до давления 1,5-2,5 МПа, в результате чего хладагент нагревается до +70-90 °C, а затем поступает в конденсатор.

Из-за интенсивного обдува конденсатора хладагент остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительной теплоты, а проходящий через конденсатор воздух нагревается.

На выходе конденсатора хладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10-20 °C выше температуры атмосферного (наружного) воздуха. Из конденсатора тёплый хладагент попадает в терморегулирующий вентиль, который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую медную трубку, свитую в спираль). На выходе терморегулирующего вентиля давление и температура хладагента существенно понижаются и часть хладагента при этом может испариться.

После дросселирующего устройства (капиллярной трубки или ТРВ) смесь жидкого и газообразного хладагента с низким давлением поступает в испаритель. В испарителе жидкий хладагент переходит в газообразную фазу с поглощением теплоты, а проходящий через испаритель воздух остывает. Далее газообразный хладагент с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется (рис. 10.57-10.58). Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели или производителя.

Работа кондиционера (холодильника) без отвода теплоты от конденсатора (или горячего спая элемента Пельтье) принципиально невозможна. Это фундаментальное ограничение, вытекающее из второго закона термодинамики. В обычных бытовых установках эта теплота является бросовой и отводится в окружающую среду, причём её количество значительно превышает величину, поглощённую при охлаждении помещения (камеры).

В более сложных устройствах эта теплота утилизируется для бытовых целей - на горячее водоснабжение и т. д.

5.2.2. Кондиционеры испарительного типа

 

             Рис. 10.59. Устройство кондиционера испарительного типа.

 

Основными узлами кондиционера испарительного типа являются:

- корпус и поддон, изготавливаемые из металла или прочной пластмассы, которая устойчива не только к водяной среде суточным перепадам температуры, но и выдерживает минусовые температуры наружного воздуха;

- испарительные фильтры, изготавливаемые из специальной целлюлозы и имеющие форму сот, что позволяет максимально увеличить площадь контакта воды с подаваемым воздухом (степень насыщения фильтров водой может достигать более 90%);

- электродвигатель и вентилятор влагозащищенного исполнения позволяющий изменять частоту вращения и тем самым регулировать количество подаваемого воздуха;

- водяной насос и клапаны подачи и слива воды. Кондиционер испарительного типа оснащается водяным насосом, который постоянно насыщает фильтры водой. Забор воды осуществляется из поддона кондиционера, уровень которой поддерживается автоматически. Клапан слива воды предназначен для периодического слива воды из поддона для удаления всех отфильтрованных из воздуха частиц.

Конструкция кондиционера сравнительно проста и не содержит потенциально опасных веществ. Как следует из названия, кондиционеры этого типа работают за счёт испарения. В качестве испаряемой жидкости применяется вода. Тёплый наружный воздух прогоняется вентилятором через влажные фильтры и, охлаждаясь, попадает в кондиционируемое помещение. Эффективность охлаждения зависит от влажности наружного воздуха - чем меньше влажность, тем сильнее испаряется вода из фильтров и эффективнее работает кондиционер.

Рис. 10.60. Принцип работы кондиционера испарительного типа.

6. Контрольные вопросы по десятой теме

 

1. Что такое система горячего водоснабжения?

2. Какие бывают системы горячего водоснабжения?

3. Чем отличаются открытая и закрытая системы горячего водоснабжения?

4. Зачем и как в системах горячего водоснабжения обеспечивают постоянную циркуляцию горячей воды?

5. Перечислить основные виды водонагревателей.

6. Что такое вентилятор? Какие бывают вентиляторы?

7. Какие виды вентиляторов обеспечат максимальный расход?

8. Какие вентиляторы создают максимальное давление воздуха?

9. Из каких основных частей состоят вентиляторы?

10. Преимущества и недостатки центробежных вентиляторов.

11. Преимущества и недостатки осевых вентиляторов.

12. Основные особенности бытовых вентиляторов.

13. Что такое вентиляция?

14. Какие бывают системы вентиляции?

15. Как работает приточно-вытяжная вентиляция?

16. Как обеспечить правильную вентиляцию гаража?

17. Какую вентиляцию делают для ремонта, окраски автомашин?

18. Как работают воздушная и воздушно-тепловая завесы?

19. Какие преимущества дает устройство воздушных завес?

20. Что такое кондиционер? Какие функции он выполняет?

21. Перечислить основные виды кондиционеров.

22. Как работают кондиционеры компрессионного типа?

23. Как работают кондиционеры испарительного типа?

24. Что такое центральные кондиционеры, зачем они нужны?

25. Что такое прецизионные кондиционеры, зачем они нужны?

26. Что является хладоагентом в кондиционерах и почему?

27. Что происходит из-за конденсации влаги в кондиционерах?